本論文采用組合球離散元法數(shù)值模擬了正八面體顆粒在三維機(jī)械振動(dòng)條件下的堆積致密化過程并用物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證,研究了振動(dòng)參數(shù)對(duì)正八面體顆粒堆積致密化的影響規(guī)律,在數(shù)值模擬中對(duì)初始堆積和致密堆積結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)表征和分析。在對(duì)振動(dòng)致密化的宏觀規(guī)律的研究中,物理實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬都是在圓柱容器中以相同加料速率形成初始堆積結(jié)構(gòu),再施加振動(dòng)實(shí)現(xiàn)致密化,結(jié)果發(fā)現(xiàn)正八面體顆粒振動(dòng)致密化的效果對(duì)振幅的改變較為敏感,對(duì)振動(dòng)頻率的改變相對(duì)不敏感。適合獲得最密結(jié)構(gòu)的振幅的范圍比較寬,在相應(yīng)振幅范圍內(nèi)的適合獲得最密結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率的范圍也比較寬,物理實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證數(shù)值模擬的結(jié)果,說明模擬方法是有效及準(zhǔn)確的。在初始自然疏松堆積和振動(dòng)后最終致密堆積結(jié)構(gòu)中,容器側(cè)壁和底部附近都有三層較為明顯的顆粒分層排列現(xiàn)象,排除容器壁影響后,能夠得到內(nèi)部均勻隨機(jī)結(jié)構(gòu)的堆積密度值,分別為初始疏松堆積的0.670和最終致密堆積的0.684。在整個(gè)結(jié)構(gòu)中近鄰顆粒之間多以顆粒中心距離接近最小距離的方式存在,但真正的面-面完全重合接觸很少。整個(gè)結(jié)構(gòu)中顆粒的配位數(shù)和約束數(shù)在振動(dòng)致密化之后都明顯減小,而且邊界區(qū)域的配位數(shù)和約束數(shù)始終比中心區(qū)域的小。這是因... 

【文章來源】：東北大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．３物理實(shí)驗(yàn)中采用的核磁共振成像Ｉ５１］??Ｆｉｇ．?１．３?ＭＲＩ?ｕｓｅｄ?ｉｎ?ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ＾５１＇??．．．

?第１章緒論??有關(guān)正八面體堆積的實(shí)驗(yàn)研究就是Ｂａｋｅｒ用骰子進(jìn)行的堆積和振動(dòng)致密化實(shí)驗(yàn)??實(shí)驗(yàn)針對(duì)的是五種柏拉圖多面體，實(shí)驗(yàn)材料和堆積的形貌如圖１．４所示，使用手搖振動(dòng)??和機(jī)械振動(dòng)實(shí)現(xiàn)了堆積結(jié)構(gòu)的致密化，研宄認(rèn)為加料后的隨機(jī)松排的堆積密度為０．５７而??機(jī)械振動(dòng)后隨機(jī)密排的堆積密度為０．６４。需要強(qiáng)調(diào)的是，這里對(duì)于隨機(jī)密排的定義是片??面的，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中僅僅用了頂部投影法粗略觀察了結(jié)構(gòu)的隨機(jī)性，而頂部投影法所起的??作用其實(shí)十分有限。另外實(shí)驗(yàn)所研宄的體系規(guī)模過小，只研宄了?２００到１２００個(gè)顆粒的??體系，實(shí)際上在本研究中發(fā)現(xiàn)，即使是１２００個(gè)顆粒的體系，其邊界影響也己經(jīng)向中心??擴(kuò)展到幾乎半個(gè)容器半徑的位置，而且其所得結(jié)果與數(shù)值模擬［７７，８１１的結(jié)果差別較大，這??都可能是由實(shí)驗(yàn)手段難以做到準(zhǔn)確而造成的。??數(shù)值生成結(jié)構(gòu)方面，對(duì)于正八面體隨機(jī)致密堆積的研宄限于幾何生成的隨機(jī)密堆積??結(jié)構(gòu)

證八面體顆粒振動(dòng)堆積致密化的物理實(shí)驗(yàn)在課題組自行設(shè)計(jì)的振幅和振動(dòng)頻率精??確可彳控的三維機(jī)械振動(dòng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備上展開，目前該設(shè)備己授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利??（ＺＬ２０１１１０１０８０４９．５）１８３］，設(shè)備的實(shí)物圖如圖２．１所示。該設(shè)備通過更換不同規(guī)格的偏??心輪改變振動(dòng)的振■幅＇兒ｉｆｆ過控制電速控制振動(dòng)的‘頻率／，固定在設(shè)備上時(shí)ＩＭＴ柱容??器在三個(gè)互相垂直方向（兩個(gè)水平方向，一個(gè)豎直方向）上的位移量遵守正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律，??每個(gè)方向上的控制方程均為Ｓ＝Ｊｓｉｎ［２ｎ／（／－／（〇］，其中Ｓ是該振動(dòng)方向上的位移量，／是當(dāng)??前時(shí)規(guī)，％髮辰漲獅脫觀。筆機(jī)筆獅＃料棘卻滅魔，勒提ＷＪ；７，?ｍｍ＂??由于尊研宄在數(shù)值模擬中詳細(xì)分析了容器壁的影響，所以在物理實(shí)驗(yàn)中沒有用不同尺寸??容器仲的堆積實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行堆積密度的容器尺寸外推，在物理實(shí)驗(yàn)中只探宄振動(dòng)參數(shù)對(duì)振??動(dòng)堆樞ｉ致密化的影響規(guī)律以及驗(yàn)證數(shù)值模擬的有效性和準(zhǔn)確性。??泰??廣２??ｉ?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]顆粒的比重、形態(tài)與其任意堆積[J]. 董麒,葉大年.  科學(xué)通報(bào). 1993(01)



本文編號(hào)：3424100